[发明专利]用于编码视频信号的装置和方法

说明书

提供用于编码视频信号的装置和方法，其中视频信号的每个图帧包括一个或多个对应的参考帧，每个参考帧R包括第一场(例如顶场或底场)和第二场(例如底场或顶场)。接收要被编码的当前帧，并且选择参考帧的第一场或第二场以用于编码当前帧的第一场。基于参考帧的视频内容来执行选择。使用参考帧的所选择的场来编码当前帧的第一场。

技术领域

本发明涉及用于编码视频信号(例如其中视频信号的每个图帧与一个或多个参考帧关联、每个参考帧包括第一场和第二场(例如顶场和底场，或者反之亦然)的视频信号)的装置和方法。

背景技术

在密集视频编码或转码应用中，与通常在算法的单个信道“尽力而为”配置中所使用的资源相比，可要求视频压缩算法仅使用部分资源。这允许视频压缩算法的若干实例并行运行。

因为视频压缩算法基于编码运动补偿预测的残差，所以大量的算法资源致力于运动估计。通过计算在参考图缓冲器中存储的重建(已编码)图和输入源图之间的差异来生成误差信号。算法的目标一直是最小化误差，使得要求少量数据被传送。

在视频压缩中使用三种类型的图(或帧)，称作I-帧、P-帧和B-帧。I-帧是“内编码图”，实际上是完全指定的图，就像常规静态图像文件。P-帧和B-帧仅持有部分图像信息，由此它们与I-帧相比，需要更少的空间来存储，并且因此提高视频压缩率。

P-帧(“预测图”)仅持有与前一帧相比的图像中的变化。例如，在对象跨静态背景移动的场景中，仅对象的移动需要被编码。编码器不需要存储P-帧中的未变化的背景像素，因此节省空间。P-帧还称作delta-帧。

B-帧(“双预测图”)通过使用当前帧和前一帧、后一帧之间的差异以指定其内容来节省甚至更多的空间。

因此，为了在编码之前从源图移除最大冗余度，典型视频压缩算法使用一个或多个所存储的参考图来编码一个输入图。这使得运动估计成为编码算法中的最昂贵的操作之一。因此，减少由运动估计使用的参考图的数量帮助减少总编码算法的计算复杂性。

在如应用到隔行扫描编码的H.264视频编码标准中，将参考图存储为完整的帧。因此，在该情况中的参考图、场的数量是逐行扫描图编码的两倍，但是对于解码器没有任何性能负担。因此，在限制参考场的数量的隔行扫描情况中，可允许编码器仅使用来自所存储的参考帧的一个场。

H.264视频编码标准规定对于参考图列表的默认初始化过程以具有与所编码的场相同奇偶场的场来开始。在隔行扫描编码的所描述的情况中，编码器能够仅使用来自参考帧的一个场。这意味着，对于编码顶场，使用顶参考场。另一方面，如果当前所编码的场是底场，则使用来自参考帧的底场。这对于视频质量能够具有以下含义。

图1a示出一个示例，其中帧X的顶场X₁参考过去的帧Q的顶场Q₁(每个帧的顶场以阴影线示出，并且底场以没有任何阴影线示出)。但是，在视频信号中的顶场和底场之间强烈运动的情况中，帧Q的底场Q₂与帧X的顶场X₁更加相关。因而，根据H.264中的协定，没有使用最佳参考场。

图1b示出一个示例，其中尽管帧Q的顶场Q₁时间上更靠近，但是参考帧X的底场X₂参考过去的帧Q的底场Q₂。因而，根据H.264中的协定，没有使用最佳参考场。

图1c示出一个示例，其中甚至在帧Q的顶场Q₁具有更好质量并且在帧Q的顶场Q₁和底场Q₁之间不存在时间差异的情况中，非参考帧Y的底场Y₂参考过去的帧Q的底场Q₂。因而，根据H.264中的协定，没有使用最佳参考场。